4.6: Векторна природа сил

Last updated
Save as PDF

Page ID: 74731

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Сили у двох вимірах

Сили діють в певному напрямку і мають розміри, залежні від того, наскільки сильним є поштовх або тяга.

цілі навчання

Поясніть, чому сили класифікуються як «векторні величини»

Сили діють в певному напрямку і мають розміри, залежні від того, наскільки сильним є поштовх або тяга. Через ці характеристики сили класифікуються як «векторні величини» Це означає, що сили дотримуються іншого набору математичних правил, ніж фізичні величини, які не мають напрямку (позначаються скалярні величини).

Наприклад, при визначенні того, що відбувається, коли на один і той же об'єкт діють дві сили, необхідно знати як величину, так і напрямок обох сил для обчислення результату. Якщо обидві ці частини інформації відомі не кожній силі, ситуація неоднозначна. Наприклад, якщо ви знаєте, що дві людини тягнуть на одній мотузці з відомими величинами сили, але ви не знаєте, в який бік тягне жодна людина, неможливо визначити, яким буде прискорення мотузки. Двоє людей можуть тягнути один проти одного, як у перетягуванні каната, або двоє людей можуть тягнути в одному напрямку. У цьому простому одновимірному прикладі, не знаючи напрямку сил, неможливо вирішити, чи є чиста сила результатом додавання двох силових величин або віднімання однієї від іншої. Пов'язка сил з векторами дозволяє уникнути подібних проблем.

Коли дві сили діють на точкову частинку, отриману силу або результуючу (також звану чистою силою) можна визначити, дотримуючись правила паралелограма векторного додавання: додавання двох векторів, представлених сторонами паралелограма, дає еквівалентний результуючий вектор, який дорівнює за величиною і напрямок до поперечного паралелограма. Величина результуючої варіюється від різниці величин двох сил до їх суми в залежності від кута між їх лініями дії.

Діаграми вільного тіла можна використовувати як зручний спосіб відстежувати сили, що діють на систему. В ідеалі ці діаграми малюються зі збереженими кутами та відносними величинами векторів сили, так що графічне додавання векторів може бути зроблено для визначення чистої сили.

Сили як вектори: діаграми вільного тіла об'єкта на плоскій поверхні та похилій площині. Сили вирішуються і складаються разом, щоб визначити їх величини і чисту силу.

Ключові моменти

При визначенні того, що відбувається, коли на один і той же об'єкт діють дві сили, необхідно знати як величину, так і напрямок обох сил для обчислення результату.
Коли дві сили діють на точкову частинку, результуюча сила або результуюча сила (також звана чистою силою), може бути визначена, дотримуючись правила паралелограма векторного додавання.
Діаграми вільного тіла можна використовувати як зручний спосіб відстежувати сили, що діють на об'єкт.

Ключові умови

вектор: Спрямована величина, одна з величиною і напрямком; між двома точками.
діаграма вільного тіла: Діаграма вільного тіла, яку також називають діаграмою сили, - це образотворче зображення, яке часто використовується фізиками та інженерами для аналізу сил, що діють на тіло, що цікавить.
resultant: вектор, який є векторною сумою декількох векторів